Geomicrobiologia é o estudo do papel dos micróbios nos processos geológicos e geoquímicos que moldaram a Terra e continuam a funcionar hoje. Os micróbios desempenham um papel vital na reciclagem, geração, sequestro e remoção de uma ampla variedade de substâncias e elementos químicos no ambiente através de ciclos biogeoquímicos que abrangem a atmosfera, hidrosfera e litosfera profunda.

Quando a geomicrobiologia se tornou um campo de estudo?

O termo geomicrobiologia foi cunhado na década de 1950 para descrever o estudo desses processos, embora os cientistas estudassem a microbiologia do solo e aquática desde o século XIX. Christian Ehrenberg identificou em 1836 que Gallionella ferruginea estava associada à presença de depósitos de ferro do pântano, embora na época ele tenha identificado erroneamente essa bactéria como um protozoário.

Mais tarde, em 1887, Sergei Winogradsky observou que a bactéria Beggiatoa poderia oxidar o gás sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar sólido, então, em 1888, a bactéria Leptothrix ochracea estava envolvida na liberação de carbonato de ferro da rocha para gerar óxido de ferro.

O papel das bactérias na precipitação de cálcio e manganês nos oceanos, formação de metano, intemperismo de rochas e o ciclo do nitrogênio tornou-se mais claro nas décadas seguintes, muitas vezes precedido pelo reconhecimento da atividade metabólica dos microrganismos em laboratório e a realização posterior da extensão que esses processos desempenharam na formação da Terra e de seus ecossistemas.

Mesmo no final do século 20 ^, as descobertas sobre o papel dos microrganismos na formação da Terra estavam sendo reconhecidas. Por exemplo, pensava-se há muito tempo que os microrganismos seriam incapazes de sobreviver fora de uma faixa de pH e temperatura relativamente estreita, mas a descoberta de bactérias extremófilas que prosperam em ambientes fortemente ácidos ou alcalinos em torno de locais de drenagem de minas, juntamente com a identificação daqueles que vivem ao redor aberturas térmicas quentes e em condições congeladas nos pólos mudaram essa visão.

Relatos de que a influência da vida microbiana se estendia quilômetros abaixo da superfície terrestre e do fundo do mar nas décadas de 1990 e 2000 alimentaram ainda mais a percepção de que muitos dos aspectos da geologia anteriormente considerados inteiramente como resultado de forças físicas e químicas eram de fato devidos à ações de microorganismos ao longo de milhões de anos.

O campo da geomicrobiologia estabeleceu historicamente que a vida anaeróbica subsuperficial é organizada em zonas de acordo com uma “escada termodinâmica”, onde os redutores de ferro altamente energéticos excluem os redutores de sulfato, que excluem igualmente os microrganismos produtores de metano. No entanto, o pH ambiental pode mudar a rota metabólica mais favorável termodinamicamente.

Por exemplo, em condições ácidas, os redutores de ferro possuem uma vantagem energética adicional não presente em condições alcalinas. Desta forma, certos tipos de microrganismos podem vir a dominar em uma determinada região geográfica, embora experimentos de biorreatores de longo prazo revelem que todos os três tipos de produtores de energia trabalham simbioticamente para equilibrar a disponibilidade de recursos, em vez de competir diretamente.

Geomicrobiologia emergente

A crosta oceânica superior é continuamente criada nas dorsais meso-oceânicas, onde as reações de alta temperatura basalto-água do mar geram energia para sustentar a vida, com correntes hidrotermais geradoras de calor que reciclam e coletam sedimentos. Microrganismos anaeróbios e aeróbicos prosperam nesses ambientes e contribuem para a reciclagem de hidrogênio, carbono e enxofre, e acredita-se que constituem a maioria da vida microbiana nos oceanos.

À medida que a rocha basáltica é afastada da crista, ela esfria e sofre rachaduras e oxidação por um período de cerca de 10 milhões de anos, momento em que a intensidade das reações basalto-água do mar e, portanto, a circulação de fluidos e sedimentos diminuem. Mais de 90% da litosfera do oceano tem mais de 10 milhões de anos e é deficiente em sedimentos orgânicos e abundante em oxigênio dissolvido, e assim pensava-se que comparativamente poucos microorganismos viveriam nessas condições.

Em um artigo de Suzuki et al . (2020) células microbianas são identificadas em amostras de lava basáltica submarina com mais de 10 milhões de anos, vivendo de sedimentos marinhos ricos em ferro abundantes. Descobriu-se que o oxigênio molecular dissolvido penetra na rocha basáltica, sustentando micróbios aeróbicos em todo o sedimento sobrejacente. A maioria dos microrganismos identificados nesse basalto antigo atuava na heterotrofia e metanotrofia, alimentando-se da matéria orgânica dissolvida trazida pelos fluxos da água do mar ou gerada pelo intemperismo das rochas.

Os autores sugerem que essa percepção pode ter implicações para a possibilidade de vida em Marte, cuja crosta basáltica se formou há cerca de 4 bilhões de anos e já foi coberta por oceanos como a Terra, fornecendo um modelo em torno do qual os astrobiólogos poderiam investigar a existência passada de vida na Terra. outros planetas.

Artigo retirado de News Medical.